Waferi SICOI (Silicon Carbide ar Inswleiddiwr) Ffilm SiC AR Silicon
Diagram Manwl
Cyflwyno waferi Silicon Carbid ar Inswleiddiwr (SICOI)
Mae wafferi Silicon Carbid ar Inswleiddiwr (SICOI) yn swbstradau lled-ddargludyddion cenhedlaeth nesaf sy'n integreiddio priodweddau ffisegol ac electronig uwchraddol silicon carbid (SiC) â nodweddion ynysu trydanol rhagorol haen byffer inswleiddio, fel silicon deuocsid (SiO₂) neu silicon nitrid (Si₃N₄). Mae waffer SICOI nodweddiadol yn cynnwys haen epitacsial denau SiC, ffilm inswleiddio ganolraddol, a swbstrad sylfaen gefnogol, a all fod naill ai'n silicon neu'n SiC.
Mae'r strwythur hybrid hwn wedi'i beiriannu i fodloni gofynion llym dyfeisiau electronig pŵer uchel, amledd uchel, a thymheredd uchel. Trwy ymgorffori haen inswleiddio, mae waferi SICOI yn lleihau cynhwysedd parasitig ac yn atal ceryntau gollyngiadau, a thrwy hynny'n sicrhau amleddau gweithredu uwch, effeithlonrwydd gwell, a rheolaeth thermol well. Mae'r manteision hyn yn eu gwneud yn werthfawr iawn mewn sectorau fel cerbydau trydan, seilwaith telathrebu 5G, systemau awyrofod, electroneg RF uwch, a thechnolegau synhwyrydd MEMS.
Egwyddor Gynhyrchu Wafers SICOI
Mae wafferi SICOI (Silicon Carbide ar Inswleiddiwr) yn cael eu cynhyrchu trwy broses uwchproses bondio a theneuo wafer:
-
Twf Swbstrad SiC– Paratoir wafer SiC grisial sengl o ansawdd uchel (4H/6H) fel y deunydd rhoddwr.
-
Dyddodiad Haen Inswleiddio– Mae ffilm inswleiddio (SiO₂ neu Si₃N₄) yn cael ei ffurfio ar y wafer cludwr (Si neu SiC).
-
Bondio Wafer– Mae'r wafer SiC a'r wafer cludwr wedi'u bondio gyda'i gilydd o dan gymorth tymheredd uchel neu plasma.
-
Teneuo a Sgleinio– Mae'r wafer rhoddwr SiC yn cael ei deneuo i ychydig ficrometrau a'i sgleinio i gyflawni arwyneb llyfn yn atomig.
-
Archwiliad Terfynol– Caiff y wafer SICOI gorffenedig ei brofi am unffurfiaeth trwch, garwedd arwyneb, a pherfformiad inswleiddio.
Drwy’r broses hon, ahaen denau SiC gweithredolgyda phriodweddau trydanol a thermol rhagorol wedi'i gyfuno â ffilm inswleiddio a swbstrad cynnal, gan greu platfform perfformiad uchel ar gyfer dyfeisiau pŵer ac RF y genhedlaeth nesaf.
Manteision Allweddol Wafers SICOI
| Categori Nodwedd | Nodweddion Technegol | Manteision Craidd |
|---|---|---|
| Strwythur Deunydd | Haen weithredol 4H/6H-SiC + ffilm inswleiddio (SiO₂/Si₃N₄) + cludwr Si neu SiC | Yn cyflawni ynysu trydanol cryf, yn lleihau ymyrraeth parasitig |
| Priodweddau Trydanol | Cryfder chwalfa uchel (>3 MV/cm), colled dielectrig isel | Wedi'i optimeiddio ar gyfer gweithrediad foltedd uchel ac amledd uchel |
| Priodweddau Thermol | Dargludedd thermol hyd at 4.9 W/cm·K, sefydlog uwchlaw 500°C | Gwasgariad gwres effeithiol, perfformiad rhagorol o dan lwythi thermol llym |
| Priodweddau Mecanyddol | Caledwch eithafol (Mohs 9.5), cyfernod ehangu thermol isel | Yn gadarn yn erbyn straen, yn gwella hirhoedledd dyfeisiau |
| Ansawdd Arwyneb | Arwyneb hynod esmwyth (Ra <0.2 nm) | Yn hyrwyddo epitacsi di-ddiffygion a gweithgynhyrchu dyfeisiau dibynadwy |
| Inswleiddio | Gwrthiant >10¹⁴ Ω·cm, cerrynt gollyngiad isel | Gweithrediad dibynadwy mewn cymwysiadau ynysu RF a foltedd uchel |
| Maint ac Addasu | Ar gael mewn fformatau 4, 6, ac 8 modfedd; trwch SiC 1–100 μm; inswleiddio 0.1–10 μm | Dyluniad hyblyg ar gyfer gwahanol ofynion cymhwysiad |
Meysydd Cymhwyso Craidd
| Sector Cais | Achosion Defnydd Nodweddiadol | Manteision Perfformiad |
|---|---|---|
| Electroneg Pŵer | Gwrthdroyddion EV, gorsafoedd gwefru, dyfeisiau pŵer diwydiannol | Foltedd chwalfa uchel, colli newid llai |
| RF a 5G | Mwyhaduron pŵer gorsaf sylfaen, cydrannau tonnau milimetr | Parasitigrwydd isel, yn cefnogi gweithrediadau ystod GHz |
| Synwyryddion MEMS | Synwyryddion pwysau amgylchedd llym, MEMS gradd llywio | Sefydlogrwydd thermol uchel, yn gallu gwrthsefyll ymbelydredd |
| Awyrofod ac Amddiffyn | Cyfathrebu lloeren, modiwlau pŵer avioneg | Dibynadwyedd mewn tymereddau eithafol ac amlygiad i ymbelydredd |
| Grid Clyfar | Trawsnewidyddion HVDC, torwyr cylched cyflwr solid | Mae inswleiddio uchel yn lleihau colli pŵer |
| Optoelectroneg | LEDs UV, swbstradau laser | Mae ansawdd crisialog uchel yn cefnogi allyriadau golau effeithlon |
Cynhyrchu 4H-SiCOI
Cyflawnir cynhyrchu wafferi 4H-SiCOI drwyprosesau bondio a theneuo wafer, gan alluogi rhyngwynebau inswleiddio o ansawdd uchel a haenau gweithredol SiC heb ddiffygion.
-
aCynllun sgematig o weithgynhyrchu platfform deunydd 4H-SiCOI.
-
bDelwedd o wafer 4H-SiCOI 4 modfedd gan ddefnyddio bondio a theneuo; parthau diffygiol wedi'u marcio.
-
cNodweddu unffurfiaeth trwch y swbstrad 4H-SiCOI.
-
dDelwedd optegol o farw 4H-SiCOI.
-
eLlif proses ar gyfer cynhyrchu atseinydd microddisg SiC.
-
fSEM o atseinydd microddisg wedi'i gwblhau.
-
gSEM wedi'i chwyddo yn dangos ochr wal y atseinydd; mae mewnosodiad AFM yn darlunio llyfnder arwyneb nanosgâl.
-
hSEM trawsdoriadol yn darlunio arwyneb uchaf siâp parabolig.
Cwestiynau Cyffredin am Wafers SICOI
C1: Pa fanteision sydd gan wafferi SICOI dros wafferi SiC traddodiadol?
A1: Yn wahanol i swbstradau SiC safonol, mae waferi SICOI yn cynnwys haen inswleiddio sy'n lleihau cynhwysedd parasitig a cheryntau gollyngiad, gan arwain at effeithlonrwydd uwch, ymateb amledd gwell, a pherfformiad thermol uwch.
C2: Pa feintiau wafer sydd ar gael fel arfer?
A2: Cynhyrchir wafferi SICOI yn gyffredin mewn fformatau 4 modfedd, 6 modfedd ac 8 modfedd, gyda SiC wedi'i addasu a thrwch haen inswleiddio ar gael yn dibynnu ar ofynion y ddyfais.
C3: Pa ddiwydiannau sy'n elwa fwyaf o wafferi SICOI?
A3: Mae diwydiannau allweddol yn cynnwys electroneg pŵer ar gyfer cerbydau trydan, electroneg RF ar gyfer rhwydweithiau 5G, MEMS ar gyfer synwyryddion awyrofod, ac optoelectroneg fel LEDs UV.
C4: Sut mae'r haen inswleiddio yn gwella perfformiad y ddyfais?
A4: Mae'r ffilm inswleiddio (SiO₂ neu Si₃N₄) yn atal gollyngiadau cerrynt ac yn lleihau croes-siarad trydanol, gan alluogi dygnwch foltedd uwch, switsio mwy effeithlon, a llai o golled gwres.
C5: A yw waferi SICOI yn addas ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel?
A5: Ydy, gyda dargludedd thermol uchel a gwrthiant y tu hwnt i 500°C, mae waferi SICOI wedi'u cynllunio i weithredu'n ddibynadwy o dan wres eithafol ac mewn amgylcheddau llym.
C6: A ellir addasu wafferi SICOI?
A6: Yn hollol. Mae gweithgynhyrchwyr yn cynnig dyluniadau wedi'u teilwra ar gyfer trwch, lefelau dopio a chyfuniadau swbstrad penodol i ddiwallu anghenion ymchwil a diwydiannol amrywiol.










